Сетевое издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

Исследованиями, посвященными поквартальному методу ведения лесного хозяйства, в разное время и различных странах (России, Белорусии, Литве, Казахстане и др) занимались многие ученые и исследователи, в том числе В.Г. Атрохин, И.К. Иевинь [1], А.И. Зевахин, А.М. Кожевников, Н.Ф. Давидович [2], И.С. Марченко [3], Н. Кенставичюс, Л.В. Овчинников [4], Ю.А. Ширнин [5, 6], Н.В. Ромашов [7] и др. Доказано, что данный вариант технологии работ обеспечивает решение различных лесоводственных, технологических и экономических задач лесного комплекса. Однако в существующих научных исследованиях посвященных моделированию технологии лесосечных работ при учете сезонных и производственных условий заготовки древесины уделено недостаточное внимание вопросам обоснования технологической последовательности выполнения работ на лесосеках при поквартальном освоении УЛФ.

Цель исследования: обоснование графика транспортного освоения лесного квартала.

Материал и методы исследования. Для достижения поставленной цели необходим одновременный учет двух основных операций: трелевка и вывозка лесоматериалов. Эти задачи не могут быть разделены на не связанные друг с другом части. Более того, они, как правило, связаны с рядом других проблем, вызывающих актуальность первоочередного решения поставленной задачи, так как принятое решение влияет на характер решаемых задач и методы их решения. Вопрос о том, когда и в каком порядке выполнять работы по освоению лесных участков на территории квартала влияет и на величину затрат на их выполнение.

Существует два вида стоимостей, которыми можно охарактеризовать эффективность составленного графика освоения квартала. Это стоимость эксплуатации машин, задействованных на трелевке и вывозке и стоимость обустройства погрузочных пунктов (ПП) для хранения и погрузки заготовленной древесины. Если график составлен таким образом, что простои техники в нем минимальны или минимальна средняя продолжительность прохождения операций, то это означает, что за одно и то же время та же техника способна выполнить большую работу, чем при другом графике, однако следует учитывать и грузооборот ПП, расположенных на территории лесного квартала. Недостаточное внимание к этому вопросу может привести к излишнему увеличению их размеров, а, следовательно, к повышенным затратам на их обустройство и хранение древесины в условиях их ограниченной грузовместимости, высокой стоимости и не целесообразности увеличения их площадей;

Решение задачи предусматривает заполнение матрицы поиска решений, представленной в табл 1. Где  –номер трелюемой (вывозимой) партии лесоматериалов в объеме одного рейса лесовоза ; - количество рейсов лесовоза для вывозки всей древесины, заготовленной на территории квартала, шт.; - номер партии лесоматериалов в объеме, необходимом для формирования на ПП полногрузного рейса для вывозки ;  - число рейсов, необходимых для трелевки всех заготовленных лесоматериалов с анализируемой лесосеки, шт.;  - номер лесосеки, тяготеющей к анализируемому ПП ; - количество лесосек, тяготеющих к анализируемому ПП-, шт.;  -номер анализируемого ПП (;  – количество ПП на территории квартала, шт.;  – показатель выполнения работы по трелевке партии древесины необходимого объема с лесосеки  на ПП- в позиции ; - показатель выполнения работы по вывозке рейса древесины с ПП-  в позиции .

Исходные данные:  – средний объем трелюемой пачки, м3;  – средняя нагрузка на рейс лесовоза, м3;  -вырубаемый запас на лесосеке, м3; - время сбора, трелевки, выгрузки пачек с лесосеки  на ПП-, с; - время перемещения между  и , с;  - время цикла при вывозке древесины с ПП-, с;  – время погрузки в общем цикле работы лесовоза, с;  – время погрузки стрелеванной пачки в общем времени цикла погрузки, с.

Средняя продолжительность трелевки пачки с территории каждой из лесосек равна:

Продолжительность работ на трелевке нескольких пачек лесоматериалов () в объеме, необходимом для формирования рейса лесовоза равна:

Время начала работ  на трелевке, при формировании каждого -рейса лесовоза:

где - время, на холостые перемещения трактора между ПП в начале сбора -рейса

 –время завершения трелевки лесоматериалов для  рейса лесовоза, с;  –время завершения трелевки пачек к , , …,  со всех примыкающих к ним лесосек  в расчете на момент формирования на одном из ПП  – рейса для вывозки..

Объем лесоматериалов, который может быть заготовлен на ПП-  на момент окончания трелевки  партий, без учета ограничений по объему вырубаемого запаса  равен:

где - объемы лесоматериалов, стрелеванные ранее с лесосеки  при сборе на ПП дополнительного объема, обеспечивающего полную загрузку при вывозке  рейса сбор лесоматериалов для которого начался с другой (в анализируемый момент времени уже освоенной) лесосеки, с. При : ; – объемы лесоматериалов, уже стрелеванные с лесосеки на ПП к началу планирования графика освоения лесного квартала. Данный показатель может использоваться для корректировки графика при непредвиденных простоях, м3;

Таблица 1

Матрица поиска решений для обоснования последовательности выполнения основных переместительных операций лесозаготовительных работ на территории лесного квартала

Номер ПП ()	Номер лесосеки ()	Номер формируемого на ПП рейса ()	Порядок выполнения работ (i)
						…
Планирование последовательности трелевки древесины на территории лесного квартала
…
Планирование последовательности вывозки древесины с территории лесного квартала
…

 

где - время работы на лесосеке  для сбора дополнительного объема, обеспечивающего полную загрузку при вывозке  рейса формирование которого началось с другой лесосеки, с

где  – показатель, свидетельствующий о стадии разработки лесосеки. Может принимать значения 0 и 1.  в том случае, если лесосека полностью освоена и на ней завершена трелевка - рейса лесоматериалов. При : .

Время простоев по технологическим причинам , вызванных отсутствием на ПП необходимого для вывозки объема лесоматериалов в расчетный момент времени, равно:

где , - соответственно, расчетное время начала и завершения работ на вывозке  - рейса с учетом его возвращения на ПП, с;

где  – расчетное время начала вывозки - рейса с ПП-, с..;  – время завершения вывозки предыдущего рейса, с. При  ;  - продолжительность вывозки.

где  - порядковый номер рейса в интервале ; при , .

Расчетное время завершения погрузки и начала движения автотранспорта составит:

Средней продолжительности трелевки пачки лесоматериалов  составит.

При  расчетный объем .

Средний объем пачек при сборе лесоматериалов в объеме рейса для вывозки, равен:

Объем лесоматериалов, поступивших с каждой из лесосек на каждый из ПП на момент завершения трелевки  – партии в объеме необходимом для вывозки  – рейса, равен:

Суммарный объем, поступивши1 на каждый из ПП со всех примыкающих к ним лесосек на момент завершения трелевки лесоматериалов для вывозки  – рейса, равен:

Объем , поступивший с каждой из лесосек на каждый из ПП на момент завершения погрузки  – рейса, можно определить перебором значений параметра  по формуле:

где при : .

Объем лесоматериалов на ПП , на момент завершения погрузки  – рейса:

При : .

Максимальный объем лесоматериалов, единовременно размещаемый на ПП равен:

Площадь каждого ПП можно рассчитать по формуле:

где  - высота штабелей на ПП, м;  - коэффициент полнодревесности;  - коэффициент, учитывающий разрывы между штабелями;  – коэффициент, учитывающий организационные причины, в связи с которыми возможно непредвиденное увеличение запасов на ПП.

Суммарные затраты на обустройство всех ПП в пределах лесного квартала равны:

где - стоимость обустройства одного квадратного метра каждого ПП, руб.

Суммарные затраты на трелевку лесоматериалов можно определить по формуле:

где - стоимость машино-смены на трелевке, руб.;  - число часов работы в смену, ч.

Суммарные расчетные затраты на вывозку лесоматериалов можно определить:

где - стоимость машино-смены на вывозке, руб.

Упорядочивание операций может быть выполнено по нескольким критериям:

·                    сокращения затрат на транспортное освоение лесного квартала:

·                    уменьшения сроков выполнения работ:

·                    сокращения площадей, отводимых под ПП:

Ограничения, накладываемые на предложенную математическую модель, следующие:

1.                  Сумма значений в каждой строке матрицы поиска решений равна 1, т.е.

2.                  Сумма значений в каждой колонке матрицы поиска решений равна 1, т.е.

3.                  ,  – целые числа в интервале .

Результаты исследования и их обсуждение. Результаты выполненных расчетов с использованием предложенной математической модели обоснования последовательности работ в лесном квартале доказали возможность снижения материальных затрат на величину до 13%, отличающуюся от других технически и организационно целесообразных графиков технологического процесса освоения лесного квартала. Выявлена возможность более чем на 30% сократить площади, отводимые под ПП, примерно на 1,5% уменьшить суммарные трудозатраты на выполнение транспортных операций на территории лесного квартала.

Выводы. Предложенная математическая модель позволяет повысить грузооборот ПП на территории лесного квартала, сократить занимаемые ими площади и снизить стоимости их обустройства и содержания.

Рецензенты:

Ширнин Ю.А., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой ТОЛП, ФГБОУ ВПО Поволжский государственный технологический университет, г.Йошкар-Ола;

Царев Е.М., д.т.н., доцент, профессор, ФГБОУ ВПО Поволжский государственный технологический университет, г.Йошкар-Ола.